- طور مهندسون في جامعة ميتشيغان طريقة لتعزيز أداء بطاريات الليثيوم أيون للسيارات الكهربائية (EVs) في درجات الحرارة الباردة بشكل ملحوظ.
- تمكن هذه الابتكار بطاريات السيارات الكهربائية من الشحن بسرعة 500% عند 14°F (-10°C) دون تقليل كثافة الطاقة.
- تتضمن التقنية تغطية رقيقة من البورات والكربونات الزجاجية، بسماكة 20 نانومتر، على أنود البطارية.
- تحتفظ الطريقة الجديدة بـ 97% من سعة البطارية بعد 100 دورة شحن سريع في ظروف البرد، مما يعالج التحديات المستمرة المتعلقة بالنطاق ووقت الشحن.
- على الرغم من تراجع اهتمام المستهلكين بالسيارات الكهربائية بسبب القلق من النطاق، فإن هذا الاختراق قد يعيد تشكيل وجهات نظر المستهلكين ويعزز تبني استخدامها.
- تستعد هذه التقنية للتسويق، مدعومة من قبل هيئة تطوير الاقتصاد في ميتشيغان، مما يعد بتحسين أداء السيارات الكهربائية في جميع ظروف الطقس.
بينما تغرب الشمس تحت الأفق ويغمر البرد القارس مدينة آن آربر، يظهر أمل جديد لعشاق السيارات الكهربائية الذين يواجهون مشكلة الشحن البطيء في الطقس البارد. في عالم يركز بشكل متزايد على التكنولوجيا المستدامة، قطع المهندسون في جامعة ميتشيغان شوطًا كبيرًا بحل مبتكر قد يغير إلى الأبد ديناميكيات استخدام سيارات EV في درجات الحرارة المتجمدة.
تحت قيادة المخترع نيل داسغوبتا، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية وعلوم المواد، ابتكر الباحثون طريقة لدفع أداء بطاريات الليثيوم أيون إلى آفاق جديدة، حتى مع انخفاض درجات الحرارة. تخيل شحن بطارية سيارتك الكهربائية بسرعة 500% في درجة 14°F (-10°C)، وهو إنجاز كان يُعتبر ذات يوم شبه مستحيل دون التضحية بكثافة الطاقة.
البطاريات اليوم، المحرومة من حركة الأيونات الليثيوم البطيئة في الظروف الباردة، قد واجهت عدوها. من خلال طبقة رقيقة ودقيقة من البورات والكربونات الزجاجية، التي تبلغ سماكتها 20 نانومتر فقط، قام فريق ميتشيغان بصياغة درع واقٍ ضد العقبات التي تؤثر سلباً على الأداء. تعمل هذه التطبيق المبتكر كمرهم معجزة، يقضي على “اختناق المرور” للأيونات الليثيوم على أنود البطارية – وهو تحسن تحويلية.
لا يسرع هذا الأسلوب عملية الشحن فحسب، بل يحتفظ أيضًا بـ 97% من سعة البطارية بعد 100 دورة شحن سريع في درجات الحرارة المتجمدة. التبعات مذهلة، حيث تقدم لمسة أمل للمستهلكين الذين يترددون فيembrace EVs بسبب المخاوف المستمرة بشأن أوقات الشحن الطويلة ومدى السيارة المنخفض في الشتاء.
ومع ذلك، في حين أن هذه التقنية المتطورة تعد بإمكانات كبيرة، فإن مشاعر المستهلك الحالية تشير إلى قصة تحذيرية. تشير الانخفاض الملحوظ في نية شراء السيارات الكهربائية بين البالغين في الولايات المتحدة – من 23% في 2023 إلى 18% في 2024 – إلى الحاجة الملحة للابتكار في معالجة القلق من النطاق وعدم كفاءة الشحن. قد تحمل التحسينات الدقيقة التي أُجريت في مختبر بطاريات جامعة ميتشيغان المفتاح لإعادة تشكيل التصورات وإشعال اهتمام جديد في الانتقال إلى الكهرباء.
هذه التقنية المزودة الآن لقرب تسويقها ليست مجرد انتصار أكاديمي – بل هي رائدة للحلول الملائمة، القوية، والسريعة للشحن المصممة لظروف الطرق غداً. هذه القفزة إلى الأمام، المدعومة بروح البحث الجادة في ميتشيغان، تدعونا جميعًا لإعادة التفكير فيما هو ممكن بينما نقود نحو مستقبل مستدام.
تعد الطريق المقبلة بتعديلات جاهزة للمصنع لهذه الطريقة الرائدة، بفضل دعم هيئة تطوير الاقتصاد في ميتشيغان. وأثناء استقرار البرد فوق المنظر الطبيعي لميتيشيغان، يضيء وضوح هذه الابتكار الطريق، مما يضمن للسائقين أنهم يمكنهم الاستمرار في التسارع نحو أفق أكثر اخضرارًا، بصرف النظر عن درجة الحرارة في الخارج.
تكنولوجيا البطاريات الثورية على وشك تحويل الشحن في الشتاء للسيارات الكهربائية
فهم الاختراق في شحن السيارات الكهربائية في الطقس البارد
تشير الابتكارات من جامعة ميتشيغان إلى تقدم كبير في تكنولوجيا السيارات الكهربائية، حيث قام البروفيسور نيل داسغوبتا وفريقه بابتكار طريقة لتحسين أداء بطاريات الليثيوم أيون في درجات الحرارة الباردة بشكل كبير. يمكن أن تعالج هذه التطورة التحدي المستمر لشحن البطاريات البطيء في ظروف التجمد، وهو عقبة رئيسية أمام قبول سيارات EV في المناخات الباردة.
كيف تعمل التكنولوجيا
تتضمن حل الفريق طبقة بسماكة 20 نانومتر من البوريات والكربونات الزجاجية المطبقة على أنود البطارية. تعمل هذه الطبقة الدقيقة كدرع واقٍ، مما يخفف من انسداد أيونات الليثيوم التي عادة ما تبطئ الشحن في درجات الحرارة المنخفضة. تكون النتيجة بطارية يمكنها الشحن بسرعة 500% عند 14°F (-10°C) مع الاحتفاظ بـ 97% من سعتها بعد 100 دورة شحن سريع. يعمل هذا الابتكار على تسريع سرعة الشحن وتحسين عمر البطارية، مما يعالج النقاط المؤلمة الرئيسية لمستخدمي سيارات EV.
حالات الاستخدام في العالم الواقعي والاتجاهات الصناعية
يمكن أن تؤثر هذه التكنولوجيا بشكل كبير على سوق سيارات EV، خاصة في المناطق التي تشهد شتاءً قاسيًا. مع زيادة الطلب على النقل المستدام، يصبح تحسين أداء البطارية في جميع درجات الحرارة أمرًا حيويًا. وفقًا لتقرير وكالة الطاقة الدولية، وصل إجمالي مبيعات سيارات EV العالمية إلى أعلى مستوى قياسي في 2022، ويمكن أن تدفع ابتكارات مثل هذه بشكل أكبر التبني، خاصة بين المستهلكين المترددين بسبب القلق من الأداء في الطقس البارد.
توقع السوق والاتجاهات الصناعية
نظرًا للسياسات والحوافز المتعلقة بتغير المناخ التي تعزز تبني السيارات الكهربائية، من المتوقع أن ينمو سوق السيارات الكهربائية بشكل ملحوظ. تتوقع BloombergNEF أنه بحلول عام 2040، ستشكل السيارات الكهربائية 58% من مبيعات السيارات الركابية العالمية. سيكون إدماج حلول البطاريات المناسبة للطقس البارد أمرًا ضروريًا في المناطق التي تعاني من شتاء قاسٍ، مما يجعل التقنية التي طورها الباحثون في ميتشيغان معيارًا محتملاً في الصناعة.
معالجة مخاوف القراء الرئيسية
– هل ستكون هذه التقنية للب batteries متوافقة مع السيارات الكهربائية الحالية؟
من المتوقع أن تكون تعديلات هذه التقنية جاهزة للمصنع قريبًا، مما يشير إلى إمكانية دمجها مع نماذج السيارات الكهربائية الجديدة. ومع ذلك، قد تتطلب إعادة تجهيز المركبات الحالية مزيدًا من البحث والتطوير.
– ماذا عن التكلفة والاستدامة؟
بينما لم يتم تحديد التكاليف بشكل دقيق، فإن استخدام طبقة رقيقة من البورات والكربونات قد يقدم حلاً فعالاً من حيث التكلفة. علاوة على ذلك، فإن تحسين كفاءة البطاريات يسهم في الاستدامة من خلال إطالة عمر البطارية وتقليل النفايات الإلكترونية.
نظرة عامة على الإيجابيات والسلبيات
الإيجابيات:
– يسرع سرعة الشحن في الظروف الباردة.
– يحتفظ بسعة عالية على مدى العديد من الدورات.
– يعزز استخدام السيارات الكهربائية في المناخات الباردة.
السلبيات:
– قد تتطلب إعادة تصميم أنظمة بطاريات السيارات الكهربائية الحالية.
– لا تزال التقنية في مرحلة ما قبل التسويق، لذا قد تستغرق التبني الواسع بعض الوقت.
توصيات قابلة للتنفيذ
1. لأصحاب السيارات الكهربائية: ابقَ على اطلاع بشأن التحديثات المحتملة في السوق لتعزيز أداء البطارية مع دخول تقنيات جديدة.
2. للمشترين المحتملين: ضع في اعتبارك نماذج السيارات الكهربائية التي تكون مقاومة للمستقبل والتي تدمج ابتكارات البطاريات المناسبة للطقس البارد.
3. للمستثمرين: ترقب تقنيات البطاريات الناشئة، حيث يمكن أن توفر فرصًا مربحة في سوق السيارات الكهربائية المتنامي.
للحصول على مزيد من المعلومات حول ابتكارات الطاقة المستدامة، قم بزيارة جامعة ميتشيغان.
تفتح هذه القفزة في تكنولوجيا البطاريات طريقًا لعصر موتر من التنقل الكهربائي، مع إمكانية تحسين تجربة قيادة سيارات EV حتى في أقسى الظروف الشتوية.